DE3611823A1 - Steuerschaltung fuer das anschweissen von bauteilen, insbesondere schweissbolzen, an werkstuecke mittels gezogenem lichtbogen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für das Anschweißen von Bauteilen, insbesondere Schweiß­ bolzen, an Werkstücke mittels gezogenem Lichtbogen, bei dem das Bauteil mit einer Schweißpistole auf das Werk­ stück gesetzt und unter Ausführung eines Schweißhubes von diesem unter Zündung eines Vorstromlichtbogens in einem Rückhub abgehoben und in einem Vorhub während des Brennens eines zugeschalteten Schweißlichtbogens wieder an das Werkstück herangeführt wird, wobei durch eine Ab­ laufsteuerung die Auslösezeitpunkte von Rückhub und Vorhub sowie von dem Schweißlichtbogen bestimmt werden und von dem an der Schweißstelle gezündetem Vorstromlicht­ bogen eine Kontrollspannung abgeleitet wird.

Eine derartige Schaltung ist aus der DE-OS 31 30 389 bekannt. Bei dieser Schaltung wird mittels eines Span­ nungsdiskriminators von der am Vorstromlichtbogen abge­ griffenen Kontrollspannung in dem Falle ein Signal ab­ geleitet, daß die Kontrollspannung bestimmte Spannungs­ werte über- oder unterschreitet. In diesen Fällen liegen für die durchzuführende Schweißung ungünstige Verhältnis­ se an der Schweißstelle vor, z.B. eine Fettschicht, die durch eine höhere Kontrollspannung signalisiert wird, oder eine Strombrücke an der Schweißstelle, die zu einem Ab­ senken der Kontrollspannung führt. Werden mit der bekann­ ten Schaltung derartige Abweichungen der Kontrollspannung festgestellt, so kann der weitere Ablauf des begonnenen Schweißvorganges abgebrochen und ein Alarm ausgelöst wer­ den. Ein sonstiger Eingriff in den Schweißvorgang findet nicht statt. Erfolgt die Abschaltung des weiteren Schweiß­ vorganges vor dessen Beendigung, so ergibt sich auf jeden Fall unter der Wirkung des Vorstromlichtbogens eine Schweiß­ stelle, die für eine spätere einwandfreie Schweißung nicht mehr geeignet ist. Läßt sich wegen der Schnelligkeit des Ablaufs der Schweißvorgänge die Schweißpistole vor Beendi­ gung des Schweißvorganges nicht mehr abschalten, so ergibt sich eine nicht einwandfreie Verschweißung, die dann auf­ grund des ausgelösten Alarms kenntlich gemacht und besei­ tigt werden kann.

Es ist darüber hinaus aus der DE-OS 16 15 517 bekannt, bei einer elektrischen Steuerschaltung für das Anschwei­ ßen von Schweißbolzen den Schweißstrom zu messen und die­ sen vorzeitig abzuschalten, wenn seine Stromstärke unter­ halb oder oberhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von Schweiß­ stelle zu Schweißstelle unterschiedlichen Schweißbedingun­ gen auszugleichen und trotz vorgefundener ungünstiger Ver­ hältnisse einwandfreie Verschweißungen zu erzielen.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Kontroll­ spannung mittels eines Sollwertvergleichers in eine Korrekturspannung umgewandelt und einer Steuerspannung zur Grundsteuerung eines mit Hochfrequenz getasteten Schaltnetzteiles überlagert wird und daß das Schaltnetz­ teil in Abhängigkeit von der so korrigierten Steuerspan­ nung während des betreffenden Schweißvorgangs seinen Aus­ gangsstrom dem durch die Kontrollspannung ermittelten, die betreffenden Schweißbedingungen repräsentierenden Widerstandswert des Vorstromlichtbogens anpaßt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß mittels des mit Hochfrequenz getasteten Schaltnetzteils einerseits eine besonders schnelle Regelung des von dem Schaltnetz­ teil an die Schweißstelle abgegebenen Schweißstromes mög­ lich ist, andererseits mittels des Schaltnetzteils durch Regelung seines Tastverhältnisses praktisch jede Strom­ kurve an seinem Ausgang sofort eingestellt werden kann. Dies läßt sich dazu ausnutzen, daß mittels der aus der Kontrollspannung hergeleiteten Korrekturspannung das Schaltnetzteil unmittelbar nach der Messung der Kontroll­ spannung entsprechend der Abweichung der Kontrollspannung von dem Sollwert neu eingeregelt wird, wobei das Schalt­ netzteil nach Messung der Kontrollspannung noch während der Dauer des Vorstromlichtbogens diesen gegebenenfalls neu einstellen und vor allem auch den Schweißlichtbogen in der erforderlichen Weise beeinflussen kann. Wird bei­ spielsweise aufgrund einer erhöhten Kontrollspannung z.B. eine unerwünschte Fettschicht an der Schweißstelle signalisiert, so kann dies durch eine Erhöhung der Strom­ stärke des Vorstromlichtbogens für eine bestimmte Zeit berücksichtigt werden, indem nämlich durch den erhöhten Vorstrom das Fett an der Schweißstelle vollständig weg­ gebrannt wird. Es ist auch möglich, den durch die Fett­ schicht erhöhten Widerstand an der Schweißstelle zusätz­ lich dadurch zu berücksichtigen, daß auch der Schweiß­ strom selbst angehoben wird. Darüber hinaus kann der Vor­ strom über seine normale Dauer hinaus verlängert oder ver­ kürzt werden. Das gleiche gilt für den Schweißstrom. Aufgrund dieser individuellen Berücksichtigung der mög­ licherweise von Schweißung zu Schweißung schwankenden Schweißbedingungen lassen sich gleichbleibend gute Schweißergebnisse erzielen.

Die das Schaltnetzteil steuernde Steuerspannung läßt sich zweckmäßig von der Kontrollspannung dadurch verändern, daß an den Sollwertvergleicher über einen Analog-Digi­ tal-Wandler ein programmierbarer Mikroprozessor ange­ schlossen ist, der in Abhängigkeit von der die Korrektur­ spannung bildenden Ausgangsspannung des Sollwertverglei­ chers die jeweilige Steuerspannung durch Korrektur auf einen zugeordneten Spannungsverlauf zur Steuerung des Schaltnetzteiles einstellt und in der Ablaufsteuerung die Auslösezeitpunkte für Rückhub und Schweißlichtbogen korri­ giert. Der Mikroprozesor als bekannte Baueinheit dient in diesem Falle dazu, gemäß einem ihm einprogrammierten Mu­ ster zu jedem Ausgangsspannungswert des Sollwertverglei­ chers den zugehörigen Spannungswert der Steuerspannung und deren Dauer zu ermitteln und gegebenenfalls über einen weiteren Digital-Analog-Wandler an das Schaltnetzteil und die Ablaufsteuerung abzugeben, so daß in diesem durch ent­ sprechende mehrfache Änderung des Tastverhältnisses eine bestimmte Stromkurvenform eingestellt wird.

Die Technik der Schaltnetzteile ist bekannt. Die Grund­ lagen für ein für die vorliegende Erfindung geeignetes Hochleistungs-Schaltnetzteil sind in dem Konferenzbericht "Official Proceedings of the Ninth International PCI′84 Conference",Oktober 1984 (Intertec Communications Inc. USA) in einem Aufsatz auf den Seiten 1 bis 9 dargestellt und beschrieben. Das im Rahmen der Erfindung verwendete Schaltnetzteil ist in der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung "Schaltnetzteil zur Stromver­ sorgung von starke Ströme aufnehmenden Verbrauchern, ins­ besondere elektrischen Schweißgeräten" (unser Zeichen T 6838) beschrieben, auf die ausdrücklich verwiesen sei.

Da mittels des mit Hochfrequenz getasteten Schaltnetz­ teils eine besonders schnelle Regelung des von dem Schalt­ netzteil abgegebenen Schweißstroms möglich ist, kann man vorteilhaft die Messung der Kontrollspannung über die Dauer des Vorstromlichtbogens und des Schweißlichtbogens durchführen, um vom Kurzschluß des Schweißlichtbogens am Ende des Vorhubes ein Signal zur Abschaltung des Schalt­ netzteiles abzuleiten. Damit wird die Abschaltung des Schweißstromes, die mit der Abschaltung des Schaltnetztei­ les erfolgt, tatsächlich von dem Kurzschluß des Schweiß­ lichtbogens, also dem Eintauchen des betreffenden Schweiß­ bolzens in die Schmelze am Werkstück, abhängig gemacht.

Mit Hilfe des Schaltnetzteiles ist es also möglich, in Abhängigkeit von der Kontrollspannung den Ausgangsstrom des Schaltnetzteils hinsichtlich seiner Höhe, seiner Dauer und auch hinsichtlich der Anstiegs- und Abfallsflanken einzustellen, wodurch die Ausgangsstromkurve des Schalt­ netzteils an den jeweils gemessenen Widerstandswert des Vorstrom-Lichtbogens angepaßt wird.

In die Anpassung der Ausgangsstromkurve des Schaltnetz­ teils läßt sich die Ablaufsteuerung dadurch einbeziehen, daß die Ablaufsteuerung dem Schaltnetzteil in Abhängig­ keit von der Kontrollspannung den Auslösezeitpunkt des Schweißlichtbogens, in einem Bereich von Voreilung bis Nacheilung gegenüber dem Auslösezeitpunkt des Vorhubs, übermittelt. Hierdurch lassen sich insbesondere extrem kurze Schweißzeiten einstellen, beispielsweise bis zu einer Millisekunde, wobei diese Schweißzeiten kürzer als die Dauer des Vorhubes der Schweißpistole sind. Selbst­ verständlich können auch Schweißzeiten realisiert werden, die gleich oder länger als die Dauer des Vorhubes sind.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung,

Fig. 2 die Ablaufsteuerung (Zählkette),

Fig. 3 und 4 Diagramme, die den zeitlichen Ablauf des Schweißstroms, des Schweißbolzenhubs und der Schweißspannung zeigen.

In der Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Schweiß­ pistole 1 gezeigt. Am vorderen Ende der Schweißpistole 1 ragen drei Stützfüße 2 heraus, die auf das Werkstück 3 aufgesetzt sind. Zwischen den Stützfüßen 2 befindet sich der Bolzenhalter 4, der an seinem vorderen Ende den Schweißbolzen 5 trägt. Der Bolzenhalter 4 ist in bekannter Weise mittels des Hubmagneten 6 in die Bolzenschweißpisto­ le 1 gegen die Spannung einer nicht dargestellten Feder einziehbar. Mit der Einschaltung des Hubmagneten 6 wird der Bolzenhalter 4 zusammen mit dem Schweißbolzen 5 um bis zu 1,5 mm in die Bolzenschweißpistole 1 eingezogen (Rückhub). Mit dem Ausschalten des Hubmagneten 6 wird dann aufgrund der Spannung der Feder der Bolzenhalter 4 zusammen mit dem Schweißbolzen wieder nach vorne getrie­ ben (Vorhub). Diese Vorgänge und die dazu erforderlichen Bauteile sind bekannt.

In den Handgriff 7 der Bolzenschweißpistole 1 laufen eine Anzahl von Leitungen hinein, die für den normalen Betrieb der Bolzenschweißpistole 1 erforderlich sind. Über die Leitungen 10 und 11 verläuft der Erregerstromkreis für den Hubmagneten 6. Aus dem Handgriff 7 verläuft weiter­ hin die Leitung 13, die sowohl den Strom des Vorstrom­ lichtbogens als auch den Strom des Schweißlichtbogens führt. Weiterhin ist das Werkstück 3 mit der Leitung 14 verbunden, so daß ein die Leitung 13, den Bolzenhalter 4, den Bolzen 5, das Werkstück 3 und die Leitung 14 enthal­ tender Stromkreis existiert. Die Leitungen 10 und 11 sind an die Ablaufsteuerung 8 angeschlossen, die eine bekannte Baugruppe darstellt und in dieser Form ständig im Zusammen­ hang mit Bolzenschweißpistolen verwendet wird. Die Lei­ tungen 13 und 14 sind an das Schaltnetzteil 15 ange­ schlossen, das den Strom für den Vorstromlichtbogen und den Schweißlichtbogen liefert. Die Ablaufsteuerung 8, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, betätigt in bekannter Weise den Schalter 16, mit dem zum Zeit­ punkt t 2 der Erregerstromkreis für den Hubmagneten 6 ein­ geschaltet und zum Zeitpunkt t 7 (Fig. 3) bzw. t 6 (Fig. 4) ausgeschaltet wird (siehe auch Fig. 2).

Gemäß Fig. 2, 3 und 4 wird zum Zeitpunkt t 1 der Schalter 17 geschlossen, der daraufhin über die Leitung 18 die Steuerspannung zur Grundsteuerung des Schaltnetzteils 15 an dessen Steuereingang 19 legt, woraufhin dieses ein­ geschaltet wird und in Abhängigkeit von der Höhe der am Steuereingang 19 liegenden Steuerspannung einen definier­ ten Strom über die Leitungen 13 und 14 an den Bolzenhal­ ter 4, den Bolzen 5 und das Werstück 3 liefert. Mit dieser Grundsteuerung wird unter Voraussetzung normaler Schweiß­ bedingungen das Schaltnetzteil 15 für einen optimal ab­ laufenden Schweißvorgang eingestellt, und zwar hinsicht­ lich Vorstrom und Schweißstrom. Zum Zeitpunkt t 2 wird aufgrund eines weiteren Anstoßes in der Ablaufsteuerung 8 der Schalter 16 geschlossen, woraufhin der Hubmagnet 6 Spannung erhält und anzieht. Es hebt daraufhin der Bol­ zenhalter 4 mit dem Bolzen 5 vom Werkstück 3 ab und unterbricht auf diese Weise den Kontakt zwischen dem Schweißbolzen 5 und dem Werkstück 3. Infolgedessen wird der Vorstromlichtbogen gezogen, wobei der hierfür erfor­ derliche Strom über die Leitung 13 und 14 fließt.

Zum Zeitpunkt t 4, der auf die bei t 3 beginnende Wartzeit folgt, wird der Schalter 20 geschlossen, der über die Leitungen 21 und 22 die an dem Schweißbolzen 5 und dem Werkstück 3 stehende Kontrollspannung U, bestimmt durch den Vorstromlichtbogen, dem Trennverstärker 23 zuführt, dessen Ausgangsspannung ein Maß für die Span­ nung des Vorstromlichtbogens ist. Diese Spannung U wird über die Leitung 24 dem Sollwertvergleicher 25 zugeführt, der über den Drehschalter 26 eine Sollwertspannung V erhält. Diese Spannung V ist wahlweise je nach Art des zu verschweißenden Bolzens (z.B. Aluminium oder Stahl) einstellbar. Der Sollwertvergleicher 25 gibt nun gemäß dem von ihm durchgeführten Vergleich zwischen der über die Leitung 24 angelieferten Istspannung und der Sollwert­ spannung V eine Korrekturspannung über die Leitung 27 ab, die über den Analog-Digital-Wandler 28 in bekannter Weise in einen digitalen Spannungsverlauf umgewandelt wird, der die auf der Leitung 27 angelieferte analoge Korrekturspannung repräsentiert. Die vom Analog-Digital- Wandler 28 gelieferte digitale Korrekturspannung gelangt zu dem Mikroprozessor 30, der die ihm zugeführte Korrektur­ spannung in einen digitalisierten Spannungsverlauf umwan­ delt, der nach Umsetzung über den Digital-Analog-Wandler 34 über die Leitung 35 zum Steuereingang 19 des Schalt­ netzteils 15 gelangt, an dem außerdem die über die Leitung 18 angelieferte Steuerspannung liegt (siehe oben), der sich also dem vom Digital-Analog-Wandler 34 abgegebenen Spannungsverlauf überlagert. Der Mikroprozessor 30 setzt dabei gemäß einem ihm einprogrammierten Muster die ihm zugeführte Korrekturspannung in einen jeweils zuge­ ordneten Spannungsverlauf um, der dann für die Korrektur der Steuerspannung des Schaltnetzteils 15 geeignet ist. Der Mikroprozessor 30 wird dabei also in bekannter Weise für eine Umsetzung eines Digitalwertes in einen jeweils eindeutig zugeordneten anderen Digitalwert bzw. Kette von Digitalwerten verwendet, wobei die Programmierbarkeit des Mikroprozessors 30 ausgenutzt wird, indem diesem nämlich das diese Zuordnung der jeweiligen Digitalwerte reprä­ sentierende Muster eingespeichert werden kann. Die Einspei­ cherung des jeweiligen Musters kann in bekannter Weise über einen nichtflüchtigen einsteckbaren Speicherbau­ stein (ROM) erfolgen.

Der Mikroprozessor 30 wird für die Abgabe des digitali­ sierten Spannungsverlaufs an den Digital-Analog-Wandler 34 über die Leitung 40 von der Ablaufsteuerung 8 her an­ gestoßen. Die Ablaufsteuerung 8 erzeugt hierzu zum Zeitpunkt t 5 ein Signal, das über die Leitung 40 dem Mikroprozessor 30 zugeführt wird. Mit der darauf erfol­ genden Abgabe des digitalisierten Spannungsverlaufs wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise hinter dem Digi­ tal-Analog-Wandler 34 ein analoger Spannungsverlauf er­ zeugt, der der Steuerspannung am Steuereingang 19 des Schaltnetzteils 15 überlagert wird und damit eine Korrek­ tur dieser Steuerspannung in dem Sinne vornimmt, daß ein durch die über die Leitung 21 und 22 abgegriffene Kontrollspannung U ermittelter Zustand der Schweißstelle berücksichtigt wird, worauf nachstehend anhand eines sog. Betriebsfalls näher eingegangen ist.

Wenn nun z.B. durch eine unerwünschte Fettschicht auf dem Werkstück 3 eine gegenüber der normalen Kontrollspannung U des Vorstromlichtbogens erhöhte Spannung über die Lei­ tungen 21 und 22 gemessen wird, dann erzeugt der Soll­ wertvergleicher 25 eine entsprechende Korrekturspannung auf der Leitung 27, mit der die Abweichung von der Soll­ spannung V signalisiert wird. Diese Korrekturspannung führt dann in der vorstehend beschriebenen Weise zur Korrektur der Steuerspannung am Eingang 19 des Schaltnetzteils 15. Vom Schaltnetzteil 15 wird dabei durch eine entsprechen­ de Änderung des Tastverhältnisses der das Schaltnetzteil tastenden Hochfrequenz eine definierte Ausgangsstromkur­ ve erzeugt, die z.B. sowohl im Bereich des Vorstromes ab t 5 als auch des Schweißstromes ab t 6 eine Erhöhung dieser Ströme bewirkt, womit die vorstehend erwähnte Fettschicht restlos weggebrannt wird und daher der Schweißstrom eine gesäuberte Schweißstelle vorfindet. Ausgehend von dem oben erwähnten Anstoß über die Leitung 40 erfolgt die Erzeugung des Spannungsverlaufs auf der Leitung 35 in dem Zeitraum t 5 bis t 6 (siehe Fig. 3 und 4). Ab dem Zeitpunkt t 5 wird dem Schaltnetzteil 15 die korri­ gierte Steuerspannung zugeführt. Wie Fig. 3 und 4 zeigen, bewirkt die korrigierte Steuerspannung eine durch den schraffierten Bereich zwischen t 5 und t 6 dargestellte Er­ höhung des Vorstromes und damit ein Wegbrennen der er­ wähnten Fettschicht.

Zum Zeitpunkt t 6 wird aus der Ablaufsteuerung 8 dem Mikroprozessor 30 über die Leitung 41 ein Signal zugeführt, das diesen veranlaßt, die von ihm vorgenommene Korrektur der Steuerspannung nunmehr auf den Schweißlichtbogen zu erstrecken, da zu dieser Zeit dem Schaltnetzteil 15 über die Leitung 18 von der Ablaufsteuerung 8 eine erhöhte Steuerspannung zugeführt wird, die das Schaltnetzteil 15 vom Vorstrom auf den Schweißstrom umschaltet. Wenn dabei vorher in der beschriebenen Weise eine Fettschicht auf dem Werkstück 3 festgestellt worden war, dann wird vom Mikro­ prozessor 30 in der oben beschriebenen Weise eine Korrek­ tur der Steuerspannung vorgenommen, die zu einem etwas erhöhten Schweißstrom führt (siehe schraffierte Darstel­ lung in Fig. 3 und 4 im Anschluß an den Zeitpunkt t 6).

Zum Zeitpunkt t 7 erfolgt dann aufgrund eines entsprechen­ den Anstoßes aus der Ablaufsteuerung 8 die Ausschaltung des Hubmagneten 6 der Schweißpistole 1 durch Öffnung des Schalters 16, so daß der Bolzen 5 sich im Zeitraum t 7 bis t 8 auf das Werkstück 3 zu bewegt und schließlich auf dieses auftrifft, wo er in bekannter Weise eine Schmel­ ze vorfindet und daher mit dem Werkstück 3 verschweißt wird. Beim Auftreffen des Bolzens 5 auf dem Werkstück 3 zum Zeitpunkt t 8 ergibt sich zwischen Bolzen 5 und Werk­ stück 3 ein Kurzschluß, der zum Zusammenbruch der Lichtbo­ genspannung führt (siehe abklingende Kurve der Lichtbogen­ spannung nach dem Zeitpunkt t 8 in Fig. 3 und 4). Dieses Zusammenbrechen der Lichtbogenspannung wird als Spannungs­ sprung über die Leitungen 21 und 22, den Trennverstärker 23 und die Leitung 36 dem Differenzierglied 37 signali­ siert, das aus diesem Spannungssprung ein Stop-Signal erzeugt, das über die Leitung 39 dem Steuereingang 19 des Schaltnetzteils 15 zugeführt wird, das aufgrund eines entsprechenden Potentials dieses Signals abschaltet und damit den Schweißvorgang beendet.

Der Mikroprozessor 30 ist weiterhin über die Leitung 42 mit der Ablaufsteuerung 8 verbunden, und zwar um in dieser eine Änderung des zeitlichen Ablaufs zu bewirken. Die Ablaufsteuerung 8 enthält eine Zählkette Z (Fig. 2) mit einer Rei­ he von Stufen, bei deren Aktivierung Signale zu den Zeitpunkten t 1 bis t 8 abgegeben werden. Die Zählkette wird von dem ihr vorgeschalteten Multivibrator M fortgeschal­ tet. Es handelt sich dabei um eine übliche Steuerung für eine Ablaufschaltung. Der Multivibrator M besitzt den Steuereingang 43 (Fig. 2), der über die Leitung 42 von dem Mikroprozessor 30 ein Potential erhält. Je nach Höhe dieses Potentials kann der Multivibrator M gestoppt oder auch in eine höhere Frequenzlage geschaltet werden, womit er dann die an ihn angeschlossene Zählkette Z ent­ sprechend fortschaltet. Auf diese Weise ist es z.B. mög­ lich, den Zeitraum zwischen t 5 und t 6, falls erforder­ lich, zu verlängern, indem nämlich von dem Mikroprozes­ sor 30 über die Leitung 42 ein entsprechendes Potential dem Multivibrator M zugeführt wird. Das gleiche gilt natürlich auch z.B. für den Zeitraum zwischen t 6 und t 7.

Anhand der Fig. 3 und 4, auf die vorstehend bereits Bezug genommen worden ist, seien nunmehr zwei verschiedene Be­ triebsfälle erläutert. In den beiden Figuren sind in drei übereinanderliegenden Diagrammen in der Horizontal­ achse jeweils der Ablauf der Zeit und in der Vertikalachse der Lichtbogenstrom, der Hub des Schweißbolzens und die Lichtbogenspannung dargestellt. Der jeweilige Betriebs­ ablauf beginnt zum Zeitpunkt t 1 zu dem mit Schließung des Schalters 17 (Fig. 1) das Schaltnetzteil und damit der Vorstrom über den auf dem Werkstück 3 aufliegenden Schweißbolzen 5 eingeschaltet wird. Es erfolgt dann zum Zeitpunkt t 2 durch Schließung des Schalters 16 die Ein­ schaltung des Hubmagneten 6 und der Beginn des Abhebens des Schweißbolzens 5 vom Werkstück 3, wobei in der oben beschriebenen Weise der Vorstromlichtbogen gezogen wird und sich daher eine entsprechende Lichtbogenspannung er­ gibt. Zum Zeitpunkt t 3 hat dann der Schweißbolzen 5 sei­ ne rückwärtige Endlage erreicht. Zwischen den Zeitpunk­ ten t 3 und t 4 liegt eine Wartezeit zur Stabilisierung des Vorstromlichtbogens. Während der Zeit zwischen den Zeitpunkten t 4 und t 5 erfolgt in der oben beschriebenen Weise die Auswertung der über die Leitungen 21 und 22 ab­ gegriffenen Kontrollspannung. Es sei nun angenommen, daß sich aufgrund der gemessenen Kontrollspannung die Notwendigkeit einer Korrektur der Steuerspannung am Eingang 19 des Schaltnetzteils 15 ergibt, wobei ange­ nommen wird, daß zwei unterschiedliche Kontrollspannungen bei zwei Betriebsfällen gemessen werden, die zu entspre­ chend unterschiedlichen Korrekturen führen, die nach­ stehend anhand der Fig. 3 und 4 einzeln erläutert seien.

Gemäß Fig. 3 wird der Vorstromlichtbogen vom Zeitpunkt t 5 ab mit einem erhöhten Strom betrieben, dargestellt durch die schraffierte Fläche zwischen den Zeitpunkten t 5 und t 6. Dies äußert sich in dem die Lichtbogenspannung dar­ stellenden Diagramm durch eine Erhöhung der Lichtbogen­ spannung. Zum Zeitpunkt t 6 wird dann in der oben beschrie­ benen Weise der Schweißlichtbogen eingeschaltet, wobei wie beim Vorstromlichtbogen eine Korrektur des Strom­ wertes des Schweißlichtbogens vorgenommen wird, und zwar im Sinne einer durch die schraffierte Fläche symbolisierten Erhöhung der Schweißstromstärke. Dieser erhöhte Schweiß­ strom fließt bis zum Zeitpunkt t 8, was sich im Diagramm der Lichtbogenspannung durch eine entsprechende Erhöhung zeigt. Vorher war zum Zeitpunkt t 7 der Hubmagnet 6 abge­ schaltet worden, woraufhin der Schweißbolzen 5 sich auf das Werkstück 3 zu bewegt und zum Zeitpunkt t 8 auf dieses auftrifft. Wird der Schweißlichtbogen kurzgeschlossen, so daß seine Spannung auf den Wert Null schlagartig zu­ sammenbricht. Aufgrund dieses Spannungssprunges wird in der oben beschriebenen Weise das Schaltnetzteil 15 abge­ schaltet, so daß sich nach dem Zeitpunkt t 8 ein schnell­ abklingender Strom ergibt.

Beim Betriebsfall gemäß Fig. 4 handelt es sich im Prinzip um die gleichen Abläufe und ähnliche Korrekturen, es wird allerdings der Zeitpunkt der Einschaltung des Schweiß­ lichtbogens gegenüber dem Betriebsfall nach Fig. 3 auf einen späteren Zeitpunkt verschoben. Beim Betriebsfall gemäß Fig. 4 erfolgt die Abschaltung des Hubmagneten 6 zum Zeitpunkt t 6, zu dem aber der Vorstromlichtbogen noch brennt. Die Einschaltung des Schweißstromlichtbogens er­ folgt dann gemäß Fig. 4 zum Zeitpunkt t 7, der nach der Abschaltung des Hubmagneten 6 (Zeitpunkt t 6) liegt. Die Abschaltung des Schweißstromlichtbogens erfolgt dann wie beim Betriebsfall gemäß Fig. 3 mit dem Auftreffen des Schweißbolzens 5 auf das Werkstück 3 zum Zeitpunkt t 8.

Aus dem Vergleich der Fig. 3 und 4 ergibt sich, daß aufgrund der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Steuer­ schaltung der Auslösezeitpunkt für die Einschaltung des Schweißlichtbogens in einem relativ weiten Bereich lie­ gen kann, nämlich in einem Bereich mit Voreilung dieses Auslösezeitpunktes oder Nacheilung gegenüber der Abschal­ tung des Hubmagneten 6 (Auslösezeitpunkt des Vorhubes). Die Steuerschaltung läßt es also zu, daß der Schweißlicht­ bogen über eine Dauer eingeschaltet wird, die kürzer, gleich oder länger ist als die Dauer des Rückhubs des Schweißbolzens (Zeitraum t 7 bis t 8 in Fig. 3 bzw. t 6 bis t 8 in Fig. 4).

Die obige Erläuterung der Steuerschaltung gemäß Fig. 1 beruhte auf der Messung einer Kontrollspannung über die Leitungen 21 und 22, die durch die Spannung des Vor­ stromlichtbogens gegeben war. Es ist auch möglich, als Kriterium für den Zustand der Schweißstelle die Strom­ stärke des Vorstromlichtbogens zu verwenden. Eine ent­ sprechende Schaltung ist in der Fig. 1 gestrichelt einge­ zeichnet. In die Leitung 14 ist der Meßwiderstand 44 eingezeichnet, an dem beim Schließen des Vorstromlichtbo­ gens eine Spannung abfällt, die über die Leitungen 45 und 22 gemessen wird. Der Schalter 20 wird zu diesem Zweck auf den Schaltpunkt 46 am Ende der Leitung 45 gelegt. Da es sich bei dem Meßwiderstand 44 zur Vermeidung von Verlusten um einen extrem niedrigen Widerstand handelt, ergibt sich bei dieser Messung eine entsprechend geringe Spannung, an die dann die weiteren Bauteile der Schaltung insbesondere also der Trennverstärker 23 entsprechend anzupassen ist.

Claims (7)

1. Steuerschaltung für das Anschweißen von Bauteilen, insbesondere Schweißbolzen, an Werkstücke mittels ge­ zogenem Lichtbogen, bei dem das Bauteil mit einer Schweißpistole auf das Werkstück gesetzt und unter Ausführung eines Schweißhubes von diesem unter Zün­ dung eines Vorstromlichtbogens in einem Rückhub ab­ gehoben und in einem Vorhub während des Brennens eines zugeschalteten Schweißlichtbogens wieder an das Werkstück herangeführt wird, wobei durch eine Ab­ laufsteuerung die Auslösezeitpunkte von Rückhub und Vorhub sowie von dem Schweißlichtbogen bestimmt wer­ den und von dem an der Schweißstelle gezündetem Vor­ stromlichtbogen eine Kontrollspannung abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollspannung (U) mittels eines Sollwertver­ gleichers (25) in eine Korrekturspannung (Leitung 27) umgewandelt und einer Steuerspannung (Leitung 18) zur Grundsteuerung eines mit Hochfrequenz getasteten Schaltnetzteiles (15) überlagert wird und daß das Schaltnetzteil (15) in Abhängigkeit von der so korri­ gierten Steuerspannung während des betreffenden Schweiß­ vorgangs seinen Ausgangsstrom (Leitungen 13, 14) dem durch die Kontrollspannung (U) ermittelten, die betref­ fenden Schweißbedingungen repräsentierenden Widerstands­ wert des Vorstromlichtbogens anpaßt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sollwertvergleicher (25) über einen Analog- Digital-Wandler (28) ein programmierbarer Mikroprozessor (30) geschlossen ist, der in Abhängigkeit von der die Korrekturspannung (Leitung 27) bildenden Ausgangsspan­ nung des Sollwertvergleichers (25) die jeweilige Steuer­ spannung (Leitung 18) durch Korrektur auf einen zugeordne­ ten Spannungsverlauf zur Steuerung des Schaltnetzteils (15) einstellt und in der Ablaufsteuerung (8) die Aus­ lösezeitpunkte für Rückhub und Schweißlichtbogen korri­ giert.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Messung der Kontrollspannung (U) über die Dauer des Vorstromlichtbogens und des Schweißlicht­ bogens erfolgt und vom Kurzschluß des Schweißlichtbogens am Ende des Vorhubes ein Signal zur Abschaltung des Schalt­ netzteiles (15) abgeleitet wird.

4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil (15) in Abhängigkeit von der Kontrollspannung (U) seinen Ausgangs­ strom hinsichtlich der Höhe anpaßt.

5. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil (15) in Abhän­ gigkeit von der Kontrollspannung (U) seinen Ausgangs­ strom hinsichtlich der Dauer anpaßt.

6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil (15) in Abhängigkeit von der Kontrollspannung (U) seinen Aus­ gangsstrom hinsichtlich der Anstiegs- und Abfallsflan­ ken anpaßt.

7. Steuerschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ablaufsteuerung (8) dem Schalt­ netzteil (15) in Abhängigkeit von der Kontrollspan­ nung (U) den Auslösezeitpunkt des Schweißlichtbogens, in einem Bereich von Voreilung bis Nacheilung gegen­ über dem Auslösezeitpunkt des Vorhubes, übermittelt.